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1、实验化学实验化学专题专题5 5 电化学问题研究电化学问题研究课题课题1 1 原电池实验的探原电池实验的探究究 一、原电池原理一、原电池原理1、原电池、原电池是是 的的装置。装置。 原电池反应的本质是原电池反应的本质是_反应。反应。将化学能转化为电能将化学能转化为电能 氧化还原氧化还原2.构成原电池的条件：构成原电池的条件：有两个电极有两个电极电解质溶液电解质溶液形成闭合回路形成闭合回路自发的氧化还原反应自发的氧化还原反应 CuZn A 稀稀H2SO4(4)电子、离子如何移动电子、离子如何移动?(1)现象现象?(2)正负极正负极?(3)电极反应式和电池总反应式电极反应式和电池总反应式?(5)与与
2、Zn和稀硫酸直接反应相比有何区别？和稀硫酸直接反应相比有何区别？、原电池原理、原电池原理(3)ZnCu CuSO4 (aq) ZnSO4 (aq) A 如何让下面的装置形成原电池如何让下面的装置形成原电池?盐盐桥桥装有装有KCl饱和溶液的琼脂饱和溶液的琼脂,离子离子在盐桥中能移动在盐桥中能移动盐桥盐桥盐桥的作用？盐桥的作用？（1）使整个装置构成通路，代替两溶液直接接触）使整个装置构成通路，代替两溶液直接接触。（2）平衡电荷。）平衡电荷。 若电解质溶液与若电解质溶液与KCl溶液反应产生沉淀，溶液反应产生沉淀，可用可用NH4NO3代替代替KCl作盐桥。作盐桥。丹尼尔电池丹尼尔电池一、原电池一、原电
3、池比较所学原电池装置，探讨原电池装置设计要求比较所学原电池装置，探讨原电池装置设计要求化学能转变为电能的装置化学能转变为电能的装置主要缺点：锌极板主要缺点：锌极板有大量气泡，有大量气泡， 干扰铜极板现象干扰铜极板现象的观察。的观察。一、原电池一、原电池比较所学原电池装置，探讨原电池装置设计要求比较所学原电池装置，探讨原电池装置设计要求优点：克服了锌极优点：克服了锌极板有铜析出的现象；板有铜析出的现象；盐桥能说明内电路盐桥能说明内电路中离子的迁移中离子的迁移 缺点：电流密缺点：电流密度依然较小，度依然较小，不足以使小灯不足以使小灯泡发亮泡发亮 总结：原电池装置设计要求总结：原电池装置设计要求提高
4、电池的放电效率；提高电池的放电效率； 增大电池的电流密度，增大电池的电流密度， 延长电池的工作时间，延长电池的工作时间， 。1、影响电池的电流密度的大小的因素：、影响电池的电流密度的大小的因素： 电极的表面积电极的表面积、极间距极间距、介质介质等等2、影响电池放电效率、放电时间的因素：、影响电池放电效率、放电时间的因素： 电池的极化作用电池的极化作用 弊端：弊端：极化作用会使电极的放电反应变得迟钝，极化作用会使电极的放电反应变得迟钝，充电变得困难，影响电池的工作时间。充电变得困难，影响电池的工作时间。 措施：措施：加入加入去极化剂（如高锰酸钾、重铬酸钾和去极化剂（如高锰酸钾、重铬酸钾和过氧化氢
5、等氧化剂）过氧化氢等氧化剂），可有效降低了电极的极化作，可有效降低了电极的极化作用，提高了电池的放电效率。用，提高了电池的放电效率。 为此设计了如下图的实验装置。为此设计了如下图的实验装置。检索咨询检索咨询铜锌原电池铜锌原电池 图图5-2 Zn - Cu原电池示意图原电池示意图 练习练习1 （1）若烧杯中溶液为稀硫酸，则）若烧杯中溶液为稀硫酸，则观察到的现象。观察到的现象。 两极反应式为：正极两极反应式为：正极 ；负极负极 。 该装置将该装置将 能转化为能转化为 能。能。（2）若烧杯中溶液为氢氧化钠溶液，）若烧杯中溶液为氢氧化钠溶液，则负极为则负极为 ，总反应方程为总反应方程为 。镁逐渐溶解，
6、铝极上有气泡冒出，镁逐渐溶解，铝极上有气泡冒出，电流表指针发生偏转；电流表指针发生偏转；Al-3e-+4OH-=AlO2-+2H2OMg2e-=Mg2+ 化学能化学能电能电能2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H22H+2e-=H2已知爱迪生蓄电池在碱性条件下的电池反应式为：已知爱迪生蓄电池在碱性条件下的电池反应式为：Fe+NiO2+2H2O Fe(OH)2+Ni(OH)2 试写出试写出放电时的正、负极放电时的正、负极,充电时的阴、阳极的电极反应充电时的阴、阳极的电极反应式。式。 放电时：放电时：负极：负极：正极：正极：充电时：充电时：阴极：阴极：阳极：阳极：Fe-2e+2OH-=
7、 Fe(OH)2NiO2+2e+2H2O= Ni(OH)2+2OH-Fe(OH)2+2e= Fe+2OH-Ni(OH)2+2OH-2e= NiO2+2H2O3、请根据氧化还原反应、请根据氧化还原反应 :Cu +2 Fe3+ = Cu2+ + 2Fe2+设计成原电池。设计成原电池。不使用盐桥不使用盐桥 使用盐桥使用盐桥二、燃料电池二、燃料电池1、氢氧燃料电池、氢氧燃料电池电解质溶液电解质溶液为稀硫酸为稀硫酸电解质溶液电解质溶液为硫酸钠溶液为硫酸钠溶液电极反应式？电极反应式？zxxkw练习练习1：氢气是燃料电池最简单的燃料，虽然使：氢气是燃料电池最简单的燃料，虽然使用方便，却受到价格和来源的限制。
8、常用的燃料用方便，却受到价格和来源的限制。常用的燃料往往是某些碳氢化合物，如：甲烷、汽油等。请往往是某些碳氢化合物，如：甲烷、汽油等。请写出将图中氢气换成甲烷时所构成的甲烷燃料电写出将图中氢气换成甲烷时所构成的甲烷燃料电池中池中a极的电极反应式：极的电极反应式： ，此时电池内总的反应式此时电池内总的反应式 。KOH溶液溶液CH4O2H2Oa bCH4+10OH- - 8e-=CO32- +7H2OCH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O练习练习2、熔融盐燃料电池具有高的发电效率、熔融盐燃料电池具有高的发电效率,因而受到重视因而受到重视.可用可用Li2CO3和和Na2CO3的熔融的熔融盐混
9、合物用电解质盐混合物用电解质,CO为阳极燃气为阳极燃气,空气与空气与CO2的混合气为阴极助燃气的混合气为阴极助燃气,制得在制得在6500下下工作的燃料电池工作的燃料电池,完成有关的电池反应式完成有关的电池反应式: 负极反应式负极反应式: , 正极反应式正极反应式:O2+2CO2+4e=2CO32- 总电池反式总电池反式: .2CO+2CO32-4e- =4CO22CO+O2=2CO2三三 、金属的电化学腐蚀、金属的电化学腐蚀钢铁表面钢铁表面形成了许多微小形成了许多微小原电池原电池钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较Fe2O3 nH2O（铁锈）（铁锈）通常两种腐蚀同时存在，但
10、以后者更普遍。通常两种腐蚀同时存在，但以后者更普遍。析氢腐蚀析氢腐蚀吸氧腐蚀吸氧腐蚀条条件件水膜呈水膜呈酸性酸性。水膜呈水膜呈中性中性或或碱性很弱碱性很弱。电电极极反反应应负极负极Fe(-)Fe-2e=Fe2+2Fe-4e=2Fe2+正极正极C(+)2H+2e-=H2O2+2H2O+4e=4OH-总反应总反应:Fe + 2 H2O = Fe(OH)2+ H2 2Fe+2H2O+O2= 2 Fe(OH)24Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3四、金属的防护方法四、金属的防护方法改变金属内部结构改变金属内部结构覆盖保护层覆盖保护层电化学保护法电化学保护法外加电源的阴极保护法外加电源的阴
11、极保护法牺牲阳极的阴极保护法牺牲阳极的阴极保护法1、金属腐蚀快慢的判断、金属腐蚀快慢的判断电解池的阳极电解池的阳极 原电池的负极原电池的负极 化学腐蚀化学腐蚀 原电池的正极原电池的正极 电解池的阴极电解池的阴极2、金属的防护方法、金属的防护方法练习下列叙述正确的是练习下列叙述正确的是 A原电池中阳离子向负极移动原电池中阳离子向负极移动B原电池的负极发生氧化反应原电池的负极发生氧化反应C马口铁马口铁(镀锡镀锡)的表面一旦破损，铁腐蚀加快的表面一旦破损，铁腐蚀加快D白铁白铁(镀锌镀锌)的表面一旦破损，铁腐蚀加快的表面一旦破损，铁腐蚀加快B、C 新新型型高高能能电电池池钠钠硫硫电电池池以以熔熔融融的
12、的钠钠、硫硫为为电电极极，以以钠钠离离子子导导电电的的陶陶瓷瓷为为固固体体电电解解质质。该该电电池池放放电电时时为为原原电电池池，充充电电时时为为电电解解池池，反反应应原原理理为为：2Na+xS Na2Sx 。 放电时放电时S发生发生 反应，反应，Na作作 极。极。 充电时充电时Na所在电极与直流电源所在电极与直流电源 极相连。极相连。 充电时阳极电极反应式为充电时阳极电极反应式为 ， 放电时负极电极反应式为放电时负极电极反应式为 。 若此电池用来电解饱和若此电池用来电解饱和NaCl溶液，当阳极产溶液，当阳极产生生11.2L（标准状况）气体时，消耗金属钠（标准状况）气体时，消耗金属钠 g 正正负负负负Na e NaSx2- 2e xS23
